一、教学案例简介

本案例基于《工业机器人工作站安装与调试》课程的核心学习任务“汽车变速箱壳体ABB IRB 1200工业机器人搬运工作站调试”，聚焦于其实施计划阶段的关键教学单元——“程序编写与仿真”。该任务模拟了系统集成商为万里扬新材料有限公司提供自动化解决方案的真实工作场景，要求学生以设备安装调试人员的身份，在3学时内，按照企业规范完成搬运程序的编写与仿真验证。

作为工学一体化课程的关键实践环节，本单元不仅承载着传授ABB RAPID编程语言应用、ABB RobotStudio仿真软件操作等核心技能的任务，更通过高度仿真的企业项目式学习，将专业化技术沟通能力的培养有机融入技能训练全过程。本案例重点阐述如何通过结构化的团队协作任务，有意识地锤炼其运用精准专业术语进行技术交流、逻辑清晰地阐述技术方案的核心沟通素养，使学生从“会编程”向“能讲清、能说服、能协作”的复合型技能人才迈进，为其未来胜任现场调试、技术交底、团队协作等岗位要求奠定坚实基础。

二、沟通能力培养

（一）沟通能力的评价要素

在本教学单元“程序编写与仿真”中，我们将抽象的沟通能力理论，转化为学生在完成具体技术任务时必须展现出的可观察、可评价的行为。具体要素及对应案例如下：

1.沟通基本能力：精准表达与有效说服

在“程序编写与仿真准备”环节，学生向小组阐述搬运方案时，不应模糊地说“让机器人过去抓起来再放过去”。而应能清晰表述：“我们的程序将分为取件、放件和回原点三个主要模块。在取件模块，机器人先从安全等待点以较快的关节运动方式移动至工件上方，再切换为低速、精确的直线运动向下接近壳体，待接收到‘夹具已闭合’的反馈信号后，再直线提升离开。”这种表达将意图转化为可执行的技术动作序列。

在“总结与优化”环节，若想优化节拍，学生不能只说“我觉得这样改更快”。他需要提供依据来说服同伴：“我对比了两种路径：原方案的直线运动路径固定，但仿真显示耗时1.2秒；新方案虽然轨迹稍有弯曲，但因为是关节运动，耗时仅0.8秒，而且我在仿真软件里反复运行，确认不会撞到任何设备。这是两次运行的节拍数据对比图。”用客观数据（时间）和可视化证据（仿真、对比图）来支撑观点，完成技术说服。

2.沟通的主动性：从“要我说”到“我要说”

当仿真运行时机器人突然在机床入口处停止，具备主动沟通能力的学生不会沉默或只等老师来问。他会立即向调试小组通报：“大家注意，仿真在‘向机床送料’这一步停住了。我监控了信号列表，发现‘机床门已打开’的输入信号一直没有亮。可能是我们的程序信号等待逻辑有问题，也可能是仿真里机床模型的信号没配置对，我们需要一起查一下。”这种主动的信息同步和初步分析，能立刻将团队注意力聚焦到关键故障点。

3.沟通的准备：技术对话前的“备课”

进行“代码互查”时，有效的检查者不是随便看看。他会提前明确检查重点，例如：“我主要关注机器人运动路径是否安全，以及与压铸机、数控机床的联锁信号是否齐全。”当他向编程者提问时，问题会非常具体：“程序里设置了‘夹具闭合’后机器人就离开，但如果工件没夹紧（信号误触发），机器人带着工件快速移动会不会很危险？我们是否需要增加一个检测‘工件是否在位’的冗余信号，或者至少加一个0.5秒的稳定延时？”这种提问基于安全规范和技术预判，体现了有准备的深度沟通。

4.沟通的方式：综合运用语言、文字与可视化工具

语言+图示：讨论复杂路径时，一边口头说明，一边在白板上画出机器人的关键运动点位和大致轨迹。

书面报告：在填写《调试记录单》时，精确描述：“在取件程序的第25步，机器人直线下降的目标点与实际工件上表面的高度偏差约3毫米，导致仿真中发生轻微碰撞。”

动态演示：解释一个程序错误时，直接操作仿真软件，慢速播放问题段，并同步讲解：“大家看，机器人运行到这里时，夹具的姿态突然发生了不必要的翻转，原因是上一个运动指令的结束姿态与这个点的预设姿态差异太大，我们需要在中间插入一个姿态过渡点来平滑一下。”

5.沟通的态度：秉持专业、协作与开放的职业素养

小组内对“如何设置安全等待点”有分歧。专业的态度不是否定对方，而是说：“你提出的把安全点设在机床正上方，确实能缩短空跑距离，这个优化方向很好。不过，根据《安全规范》和项目方案书，那个区域属于压铸机的飞溅风险区，禁止长时间停留。我们能不能折中一下，把点设在侧上方，既保证安全，也比原来的点更近？”这种沟通既肯定了对方的积极思考（开放），又严格遵守了技术规范和安全要求（严谨），并提出了建设性的替代方案（协作）。

6.沟通的结果：以达成技术共识和推动任务为准绳

例如：一次关于“信号故障处理”的小组讨论后，组长应明确总结结论：“好，我们达成三点共识：第一，程序里所有等待外部设备响应的步骤，都必须增加‘超时报警’功能，防止死等；第二，超时时间统一先设为5.0秒，后续根据实际调试再调整；第三，报警信息要明确，比如‘错误：01号机床门未在5秒内打开’。小王负责修改主程序框架，小李负责测试报警提示。我们20分钟后汇总。”这样的沟通产出的是清晰、可分配、可验收的具体任务。

7.沟通的效率：在有限时间内精准解决问题

本任务模拟企业3天调试的工期压力，课堂时间也有限。高效沟通体现在直击要害。例如，教师巡视时间问进展，组长应迅速汇报：“目前进度正常，主体搬运流程已仿真通过。现在卡在一个细节上：从压铸机取件后，直接去机床的路径会经过一个传感器支架，有碰撞风险。我们正在讨论是修改机器人的中间路径点绕开它，还是在程序里临时增加一个小幅度的抬升动作。预计再给我们15分钟就能决定并测试完。”这个回答直接交代了整体进度、当前阻塞的具体问题、正在评估的解决方案和预计解决时间，没有任何冗余信息，符合工程现场的高效沟通要求。

（二）沟通能力在教学中的实践

本教学单元所培养的沟通能力，直接服务于工业机器人工作站调试中“程序编写与仿真”这一典型技术协同场景。沟通能力，特别是专业术语表达与方案阐述能力，是确保技术团队思想统一、行动一致、高效排查问题的“润滑剂”与“放大器”。根据教案中学情分析明确指出的学生不足——“沟通能力需进一步提升，尤其是在专业术语表达和方案阐述方面”，本单元教学将沟通能力培养目标具体化为：在团队协作中，能主动、准确使用RAPID语言关键词及工程术语描述技术对象与意图；能条理清晰地向同伴或“客户”（教师扮演）阐述程序结构、设计思路与调试逻辑。

三、教学案例设计

（一）任务目标

1.知识与技能目标：能运用工业机器人编程基础，编写汽车变速箱壳体搬运程序，并正确导入到仿真系统中；能操作仿真系统，验证程序的正确性，包括路径规划的准确性和动作执行的流畅性。

2.过程与方法目标：通过小组合作、方案讨论、交叉评审等团队学习形式，掌握进行有效专业沟通的方法与流程，并能总结编程技巧，提出优化方法。

3.情感态度与价值观目标：在技术探讨中养成严谨、协作的职业态度，弘扬精益求精的工匠精神和勇于探索的创新理念，体会通过清晰沟通达成技术共识、解决复杂问题的成就感。

（二）任务描述

学生接到“汽车变速箱壳体搬运工作站调试”任务中“程序编写与仿真”子任务。要求在工业机器人一体化学习工作站，以小组为单位，在3学时内，运用ABB RobotStudio仿真软件，编写控制IRB 1200机器人完成从压铸机取料、经中转、至数控机床上下料的RAPID程序，并通过仿真验证路径准确性、动作流畅性及与外围设备（压铸机、数控机床）的信号连锁逻辑。任务最终需提交可运行的仿真程序及包含路径规划图和编程技巧总结的报告。

（三）教学内容

1.理论知识：ABB RAPID编程语言核心指令（运动指令、I/O指令）；工业机器人编程规范与仿真验证原理。

2.实践知识：RobotStudio软件中程序编写、调试、仿真的操作流程；程序结构化设计方法；基于仿真结果的程序调试与优化技巧。

（四）重点及难点

1.教学重点：运用工业机器人编程基础编写汽车变速箱壳体搬运程序并正确导入仿真系统；操作仿真系统验证程序正确性。在小组方案讨论和代码互查中，能否运用沟通能力，协同工作，并使用专业术语清晰阐述程序逻辑和关键参数设置意图。

2.教学难点：根据路径规划图调整程序中的指令参数使机器人运动路径更合理；总结编程技巧并提出优化程序编写的创新方法。在团队调试和总结环节，能否共同精准描述问题，并协作分析根源，最终有说服力地向全班论证优化方案的可行性。

四、教学案例的组织

（一）学生层面

本次授课对象为2407工业机器人班学生。学生已掌握机械、电气基础及初步编程技能，动手实践兴趣高，具备一定的团队协作意识。然而，其通用能力存在明显不足，突出表现在“沟通能力需进一步提升，尤其是在专业术语表达和方案阐述方面”。因此，本案例教学通过创设必须进行专业化沟通的团队任务情境（如方案汇报、代码互查），激发学生在“做”的过程中“说”的需求，针对性克服其沟通短板，并利用其乐于协作的特点，将沟通训练融入团队合作的自然流程中。

（二）教师层面

教师角色从知识传授者转变为学习引导者、沟通教练与团队协作的催化师。在教学中，教师的核心活动包括：

1.示范精准沟通：在讲授和演示中，模范使用规范的专业语言表达，为学生树立术语应用的标杆。

2.设计团队沟通任务：将教案中的“小组讨论”“互相检查”“小组讨论并记录”等环节，赋予具体的沟通产出要求，使沟通目标明确、成果可视。

3.提供沟通工具：发放“技术问题描述模板”“方案汇报提纲”等工具，降低学生沟通的认知负荷，引导其走向结构化、专业化表达。

4.介入、反馈与评估：巡视各小组，倾听讨论，及时纠正模糊表述，引导学生深入探讨。在教学评价中，将沟通表现纳入对学习成果的综合考量。

（三）教法层面

采用“任务驱动，团队协作与沟通训练为主”的混合教法。小组讨论法、代码走查、专家小组法是贯穿始终的核心方法。演示教学法用于规范操作与表达的示范；启发式讲授法用于在关键知识点处引导学生用专业语言进行思考和回答；任务驱动法则确保所有沟通都围绕完成“程序编写与仿真”这一核心目标展开。

五、教学案例实施

本单元教学严格遵循教案设计的六个阶段闭环流程，并在每个阶段强化沟通能力培养：课前预习（术语输入）→程序编写与仿真准备（方案阐述）→编写搬运程序（书面与协同沟通）→仿真验证与调试（问题协商）→总结与优化（归纳与论证）→课后作业/汇报（综合表达）。

重点教学环节如下：

（一）创设情境，提出问题

1.教师活动：回顾万里扬公司项目任务情景，提出本环节核心问题：“作为调试人员，如何用RAPID程序指挥机器人安全、高效、准确地完成这条搬运路径？请各组在讨论方案时，明确需要定义哪些坐标系、规划哪些关键路径点？”

2.沟通能力培养点：培养沟通的准备与主动性能力，学生需主动查阅资料，为接下来的小组讨论做足技术准备，并需在讨论中主动发言，表达观点。

（二）团队合作，解决问题

1.方案制定（30分钟）：小组内讨论并确定编程方案。沟通任务：推选“陈述员”，使用白板绘制程序流程图，并按照“关键沟通场景表”中的要求，向教师进行2分钟概要阐述。（培养：方案阐述能力、术语应用）

2.代码编写与互查（40分钟）：根据讨论结果独立编写程序，随后进行“结对走查”。沟通任务：审查者必须依据代码提出至少一个技术性问题，编写者需给出术语准确的解释。（培养：在协同工作中精准提问与应答的能力）

3.仿真调试（30分钟）：将程序导入并进行验证。沟通任务：小组共同观察仿真，当出现碰撞或信号异常时，必须共同填写“问题诊断单”，并派代表向教师进行口头报备。（培养：团队协作下的结构化问题描述能力）

（三）展示成果，分享交流

1.学生活动：每组派代表，用5分钟时间向全班分享一个最具价值的“优化点”或“调试经验”。要求：阐述必须包含“原方案—问题—新方案—效果对比”的完整逻辑链，并使用数据或仿真对比支撑观点。

2.教师活动：鼓励其他小组就分享内容提问，促成跨组的技术对话与观点交锋。教师对学生的沟通逻辑、术语使用和论证力度进行点评。

3.沟通能力培养点：综合性的方案论证能力、临场应答能力及说服能力。

（四）改进总结

教师对全班的编程技术要点和沟通表现进行双线总结。特别点评学生在沟通中展现的亮点（如“第二组在描述碰撞问题时，准确给出了模块名、行号和可能的数据变量，这种精准描述非常有利于团队快速排查”）和普遍待改进之处（如“部分同学在讨论时仍用‘那里’‘这个信号’指代，建议强制自己说出具体名称）。

（五）教学评价

1.过程性评价：重点观察并记录学生在团队讨论中主动、准确使用专业术语的频率；在阐述方案时逻辑结构的清晰度；在“代码走查”中提出建设性问题的能力。

2.终结性评价：对小组提交的搬运程序代码与仿真结果报告及课堂汇报进行综合评价。评价标准包含：技术方案的正确性与创新性（40%），程序与报告的规范性（30%），团队在报告撰写与汇报中所展现的专业沟通素养（30%）。

（3）评价工具：制定《技术方案阐述评分量表（含术语准确性、逻辑性、说服力）》和《小组成员协作互评表》，确保评价的客观与全面。

（4）反馈与改进：教师提供个性化反馈，特别指出学生在团队沟通中的典型优点和待改进点。鼓励学生根据评价结果进行自我反思，并将优秀的技术报告和汇报作为范例，形成持续改进的沟通学习文化。（王树萍 郑作波）